Paano Gumagana at Gumagaling ang mga Nerve

Ang seksyong ito ay nagbibigay ng mas detalyadong paliwanag sa antas ng estudyante tungkol sa biyolohiya sa likod ng lahat ng nabanggit sa itaas. Hindi ito kailangan upang maunawaan ang iyong kondisyon, ngunit kung kuryoso ka kung paano talaga gumagana ang wiring, magpatuloy sa pagbabasa.

Ang nerve cell at ang membrane nito¶

Tulad ng ibang bahagi ng iyong katawan, ang nerve ay binubuo ng mga cell, partikular na ang mga neuron. Ang isang neuron ay may cell body (kung saan naroon ang nucleus, ang control centre ng cell), maiikling receiving branches na tinatawag na dendrites, at isang mahabang axon na nagdadala ng signal palayo, na kung minsan ay may habang halos isang metro.

Bawat cell, kabilang ang neuron, ay nababalot ng isang cell membrane, at ang komposisyon nito ay mahalaga para sa mga susunod na bahagi. Ang membrane ay isang phospholipid bilayer, isang double sheet ng mga fatty molecules. Ang bawat phospholipid ay may 'head' na mahilig sa tubig at dalawang fatty 'tails' na tumataboy sa tubig; nakahanay sila nang tail-to-tail sa dalawang layer, kung saan ang mga head ay nakaharap sa watery fluid sa loob at labas ng cell at ang mga oily tails ay nakatago sa gitna. Ang manipis at fatty film na ito ang barrier na naghihiwalay sa loob at labas, at maaari itong humawak ng electrical charge sa kabuuan nito. Ang mga 'channels' at 'pumps' na inilalarawan sa susunod na seksyon ay mga protein gates lamang na nakapuwesto sa fatty membrane na ito.

Ang wiring: mga axon, myelin at mga node of Ranvier¶

Ang isang solong nerve fibre ay binuo sa paligid ng isang axon, isang mahabang thread-like extension ng isang nerve cell na nagdadala ng electrical signal. Maraming axon ang nababalot sa myelin, isang fatty insulating sheath, at mahalagang malaman kung ano talaga ang myelin. Ang isang support cell (isang Schwann cell sa mga peripheral nerve ng iyong braso) ay ibinabalot ang sarili nitong cell membrane sa paligid ng axon, paikot-ikot, nang paulit-ulit, gaya ng paggulong ng isang sheet ng cling film sa paligid ng isang lapis nang dose-dosenang beses. Dahil ang membrane na iyon ay isang phospholipid bilayer (pangunahing taba), ang bawat pagbalot ay naglalagay ng isa pang layer ng taba, at ang maraming nakapatong na layer ay bumubuo ng isang makapal at fatty sleeve. Ang sleeve na iyon ng nakabalot na membrane ay ang insulation: ang myelin ay halos taba dahil ito ay layer sa ibabaw ng layer ng cell membrane. Habang mas maraming ikot ang ginagawa ng Schwann cell, mas maganda ang insulation, at mas mabilis ang fibre.

Gayunpaman, ang myelin sheath ay hindi tuloy-tuloy. Inilalatag ito sa mga segment, na may maliliit at hubad na puwang sa pagitan nila na tinatawag na nodes of Ranvier. Ang electrical signal ay hindi maaaring tumagas sa mga insulated stretch, kaya epektibo itong tumatalon mula sa isang node patungo sa susunod. Tinatawag itong saltatory conduction (mula sa Latin na saltare, tumalon), at ito ang dahilan kung bakit napakabilis ng mga myelinated fibre: ang pagtalon mula node patungo sa node ay maaaring magdala ng signal sa bilis na higit pa sa 100 metro bawat segundo, kumpara sa mababa sa 10 metro bawat segundo sa isang hubad at unmyelinated fibre. Ito rin ang dahilan kung bakit ang mga sakit o pinsala na nagtatanggal ng myelin ay nagpapabagal sa conduction nang ganoon kalala.

Paano naglalakbay ang signal¶

Kapag nakapahinga, ang loob ng isang axon ay may bahagyang negatibong charge kumpara sa labas: ang resting membrane potential, humigit-kumulang −70 millivolts. Ang charge na ito ay pinapanatili sa pamamagitan ng pagpapanatili ng karamihan ng mga sodium ion sa labas ng cell at karamihan ng mga potassium ion sa loob.

Kapag nag-fire ang nerve, ang pagkakasunod-sunod ay tumpak:

1. Depolarisation. Ang mga voltage-gated sodium channel ay biglang bumubukas at ang mga sodium ion ay mabilis na pumapasok (in). Ang loob ay mabilis na nagiging positive, na pumapalo sa humigit-kumulang +30 millivolts. Ito ang action potential.
2. Repolarisation. Nagsasara ang mga sodium channel at bumubukas ang mga voltage-gated potassium channel, na hinahayaang lumabas (out) ang potassium. Ang loob ay bumabalik sa negatibong resting value nito.
3. Ang refractory (latent) period. Sa isang maikling sandali pagkatapos nito, ang bahagi ng membrane ay hindi maaaring mag-fire muli, gaano man kalakas ang stimulus, habang nagre-reset ang mga channel.

Ang refractory period na iyon ay may mahalagang tungkulin: dahil ang bahagi ng membrane na nasa likuran lamang ng sumusulong na signal ay pansamantalang hindi maaaring mag-re-fire, ang action potential ay maaari lamang maglakbay pasulong. Ito ang dahilan kung bakit ang mga nerve signal ay tumatakbo sa isang direksyon lamang sa kahabaan ng isang fibre sa halip na pabalik-balik.

Pagtawid sa puwang: mga synapse at ang motor end plate¶

Ang isang nerve fibre ay hindi pisikal na dumidikit sa kalamnan na kinokontrol nito. Kung saan nagtatagpo ang isang motor nerve at ang kalamnan, mayroong isang espesyalisadong junction, ang neuromuscular junction, na may maliit na puwang (ang synaptic cleft) sa pagitan ng dulo ng nerve at isang makapal at tinitiklop na rehiyon ng muscle membrane na tinatawag na motor end plate.

Ang electrical signal ay hindi direktang makakatawid sa puwang na iyon, kaya ito ay ginagawang isang chemical signal. Kapag ang action potential ay nakarating sa dulo ng nerve, pinupukaw nito ang pagpapalabas ng isang neurotransmitter na tinatawag na acetylcholine sa puwang. Ang acetylcholine ay lumulutang patawid at kumakapit sa mga receptor sa motor end plate, na nagbubukas ng mga channel na nagpapahintulot sa muscle membrane na mag-depolarise. Kung ang depolarisation na iyon ay umabot sa threshold, naglulunsad ito ng isang action potential sa kalamnan at nag-co-contract ang fibre. Pagkatapos ay mabilis na sinisira ng isang enzyme (acetylcholinesterase) ang acetylcholine, upang ang bawat nerve impulse ay makagawa ng isang malinaw na twitch sa halip na isang nagtatagal na twitch. Ang chemical relay na ito ang target ng ilang mga gamot na anaesthetic at ng mga kondisyon tulad ng myasthenia gravis.

Pagdama sa mundo: mga sensory receptor¶

Ang sensory side ay gumagana nang pabaligtad: ang mga espesyalisadong dulo ay nagpapalit ng isang pisikal na stimulus tungo sa mga signal ng nerve. Ang iba't ibang receptor ay naka-tune sa iba't ibang bagay:

• Ang mga Pacinian corpuscle ay nasa malalim na bahagi ng balat at tumutugon sa malalim na pressure at high-frequency vibration. Mabilis silang nag-a-adapt, na nagpaputok (firing) sa sandaling may magbago sa halip na tuloy-tuloy.
• Ang mga Meissner's corpuscle ay matatagpuan sa ilalim lamang ng ibabaw ng balat ng dulo ng daliri at palad at nakaka-detect ng light touch at low-frequency flutter, na sentro sa pino at mapanuring paghipo na ginagamit mo upang madama ang mga texture at humawak ng maliliit na bagay.
• Ang mga Free nerve ending ay mga hubad, hindi naka-encapsulate na mga dulo na nakakaramdam ng sakit, temperatura, at light touch. Sila ang pinakamaraming dulo sa balat.
• Ang mga Muscle spindle ay nasa loob mismo ng mga kalamnan at nakaka-detect ng stretch at haba, na nagbibigay ng feedback na impormasyon tungkol sa posisyon at paggalaw (proprioception), kung paano nalalaman ng utak kung nasaan ang iyong kamay nang hindi tumitingin.

Ang iba't ibang kalidad na maaari mong madama (tusok ng karayom, init, pag-vibrate ng telepono, posisyon ng iyong pulso) ay nakadepende nang malaki sa kung alin sa mga receptor na ito ang nagpaputok (firing) at kung gaano ito kabilis.

Mga Grade ng nerve injury¶

Gini-grade ng mga surgeon ang nerve injury base sa kung gaano kalalim ang pinsala, dahil ito ang nagtatakda kung paano, at kung, gagaling ito. Dalawang klasipikasyon ang ginagamit nang magkasama.

Ang mas luma at mas simpleng sistema ni Seddon ay may tatlong kategorya:

• Neurapraxia: ang pinakamild. Ang mga fibre ay may pasa o ang insulation ay lokal na nagulo, ngunit nananatiling intact ang mga axon. Ang conduction ay nahaharangan sa parteng iyon, gaya ng isang nakatiklop na hose, ngunit maayos ang istruktura. Ang paggaling ay karaniwang buo at relatibong mabilis kapag naalis na ang sanhi.
• Axonotmesis: ang mga axon mismo ay napunit, ngunit ang mga nakapalibot na connective-tissue tube ay nakaligtas. Ang mga fibre lampas sa pinsala ay namamatay at kailangang tumubo muli, kaya mabagal ang paggaling ngunit ang mga napreserbang tube ay nagbibigay ng landas na susundan ng mga bagong fibre, at ang outlook ay madalas na mabuti.
• Neurotmesis: ang pinakamalala. Ang nerve, kabilang ang supporting framework nito, ay ganap na nahati. Hindi ito gagaling nang kusa; kailangan ng surgical repair, at kahit dito ay hindi kumpleto ang paggaling.

Ang mas detalyadong sistema ni Sunderland ay hinahati ito sa limang grade, na tumutugma kay Seddon gaya ng sumusunod:

• Grade 1 = neurapraxia (conduction block lamang).
• Grade 2 = axonotmesis kung saan ang pinakaloob na tube (endoneurium) ay intact, na nagbibigay ng pinakamagandang prospect para sa regrowth.
• Grade 3 = ang inner tube ay nagulo rin, kaya ang mga tumutubong fibre ay maaaring maligaw ng direksyon; ang paggaling ay partial.
• Grade 4 = tanging ang outer sheath (epineurium) na lamang ang nananatiling intact; ang isang scar block ay karaniwang humaharang sa kapaki-pakinabang na paggaling nang walang surgery.
• Grade 5 = kumpletong paghati ng buong nerve, katumbas ng neurotmesis ni Seddon, na nangangailangan ng repair.

Sa madaling salita: mas maraming layer ang napunit, mas mabagal at hindi gaanong kumpleto ang natural na paggaling, at mas malaki ang posibilidad na kailangan ng surgery.

Wallerian degeneration at muling paglaki¶

Kapag ang isang axon ay naputol o napunit, ang bahagi nito lampas sa pinsala ay putol na ngayon mula sa cell na nagpapanatili rito na buhay. Sa mga sumunod na araw, ito ay nasisira sa isang maayos at programmed na proseso na tinatawag na Wallerian degeneration: ang naputol na axon at ang myelin nito ay binabaklas at nililinis ng mga Schwann cell at mga recruited immune cell (macrophages).

Hindi lamang ito simpleng paggiba; ito ay paghahanda. Ang mga Schwann cell na bumalot sa lumang fibre ay nabubuhay, dumarami, at pumipila sa mga hollow column na tinatawag na bands of Büngner, na sumusunod sa orihinal na ruta ng nerve. Ang mga column na ito ay nagsisilbing mga living scaffolding tube: naglalabas sila ng mga growth factor at pisikal na ginagabayan ang mga regenerating fibre pabalik sa kanilang mga target.

Mula sa site ng pinsala, ang natitirang dulo ng bawat axon ay nagpapadala ng isang growth cone na gumagapang pababa sa Schwann-cell tube nito sa bilis na humigit-kumulang isang millimetre bawat araw, hanggang sa maabot nito ang balat o muscle at muling kumonekta (reinnervation). Ito ang dahilan kung bakit napakahalaga ng isang malinis na repair, na ginawa nang maaga at tumpak: kailangang mapantay ang mga naputol na tube upang ang mga fibre ay muling makapasok sa mga tamang channel, at ang mga Schwann cell ay pinakamatulungin sa mga buwan kaagad pagkatapos ng pinsala; sa madaling salita, mayroon silang "best before" date. Pantayin nang maayos ang mga dulo at maabot sila sa tamang oras, at mas maraming fibre ang makakahanap ng daan pauwi.